检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2023年第S01期48卷 194-208页

作者：吴雨珊邹冠贵曾葫佘佳生赵太郎中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

研究煤弹性参数的影响因素可以揭示煤层AVO响应的物理含义,有利于指导复杂地质条件下的煤层气勘探。以沁水盆地寺河矿区3号煤层的60块煤样为研究对象,根据煤的工业成分分析、矿物成分分析和地层条件下测试结果,基于BET多层吸附理论(The ... 详细信息

研究煤弹性参数的影响因素可以揭示煤层AVO响应的物理含义,有利于指导复杂地质条件下的煤层气勘探。以沁水盆地寺河矿区3号煤层的60块煤样为研究对象,根据煤的工业成分分析、矿物成分分析和地层条件下测试结果,基于BET多层吸附理论(The Brunauer-Emmett-Teller theory)和自洽模型构建不同流体饱和的煤层气储层岩石物理模型。主要考虑3种流体饱和情况:1种为完全水饱和,另外2种为不同的含水、吸附气和游离气的多相混合流体。在此基础上,分析煤基质组成、孔隙率和流体饱和情况对煤的弹性参数的综合影响,进一步开展含煤地层在不同孔隙率、不同流体饱和情况下的地震AVO响应特征分析。结果表明:研究区内,煤的孔隙率是引起煤纵横波速度、多相流体饱和煤体积模量变化的主要影响因素,且孔隙率增大引起多相流体饱和煤体积模量的变化较明显;相比于孔隙率,不同煤基质组成对完全水饱和煤体积模量、密度的影响更为显著;不同流体饱和情况引起的煤弹性参数变化相较于孔隙率、煤基质组成小。分析含煤地层的AVO响应特征可以发现,孔隙率与AVO属性呈一定线性关系,含水饱和度与AVO属性呈一定非线性关系;与其他AVO属性相比,横波阻抗属性在不同孔隙率、不同流体饱和情况下的地震AVO响应最为显著。

关键词： BET多层吸附煤的弹性参数 AVO属性煤层气

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基于Mask R-CNN的煤矿巷道掘进迎头裂隙检测与定位算法

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采矿与安全工程学报 2023年第5期40卷 925-932页

作者：张农袁钰鑫韩昌良李永乐中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 徐州工程学院土木工程学院江苏徐州221018

针对当前煤矿巷道掘进迎头裂隙图像识别精度不高、井下环境难以批量化快速识别的难题,提出基于Mask R-CNN的煤矿巷道掘进迎头裂隙检测与定位算法。首先,建立一个包含1000张图像的煤矿巷道掘进迎头裂隙图像数据库。然后,基于Mask R-CNN... 详细信息

针对当前煤矿巷道掘进迎头裂隙图像识别精度不高、井下环境难以批量化快速识别的难题,提出基于Mask R-CNN的煤矿巷道掘进迎头裂隙检测与定位算法。首先,建立一个包含1000张图像的煤矿巷道掘进迎头裂隙图像数据库。然后,基于Mask R-CNN深度学习网络构建一个裂隙检测与定位框架,并选择该数据库对神经网络模型进行训练和测试,进而开展煤矿井下干扰环境下的鲁棒性和适应性评价,并与传统图像处理算法进行对比。结果表明,在相同样本条件下,基于Mask R-CNN的深度学习算法能够高效实现煤矿巷道迎头裂隙的检测与定位,该算法能有效避免低照度、多尺度边缘、截割刻痕、非均匀光照等干扰因素的影响,具有更高的分割准确度和计算速度,可满足煤矿井下裂隙批量化快速识别的要求,为煤矿巷道裂隙迹线的检测与定位提供了新路径。

关键词：煤矿巷道掘进迎头裂隙识别深度学习 Mask R-CNN

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煤与煤系战略性金属矿产协同勘查技术方法

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煤炭科学技术 2023年第12期51卷 27-41页

作者：魏迎春李新曹代勇张昀位金昊徐来鑫王安民中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

战略性金属矿产在新材料、新能源、现代信息技术、国防军工等新兴产业均具有不可替代性,传统战略性金属矿产资源储备相对较低,供应风险较高。煤系战略性金属矿产资源作为重要补充,已成为新型战略性金属矿产资源勘查的重要方向,因此,基... 详细信息

战略性金属矿产在新材料、新能源、现代信息技术、国防军工等新兴产业均具有不可替代性,传统战略性金属矿产资源储备相对较低,供应风险较高。煤系战略性金属矿产资源作为重要补充,已成为新型战略性金属矿产资源勘查的重要方向,因此,基于煤与煤系战略性金属矿产的基本特征,亟需开展煤与煤系战略性金属矿产协同勘查方法研究。基于前人研究成果,以煤与煤系战略性金属矿产(铀、锂、镓、锗、铌-锆-镓-稀土)为研究对象,总结了煤与煤系战略性金属矿产的主要组合类型,探讨了煤与煤系战略性金属矿产协同勘查方法。从煤与煤系战略性金属矿产的赋存位置角度,总结了煤与煤系战略性金属矿产资源的主要组合类型,包括煤-铀矿床、煤-锂、镓矿床、煤-锗矿床、煤-铌-锆-镓-稀土矿床。根据不同岩石及矿产的物性差异,总结了不同勘查技术方法的响应原理及特征。基于煤与煤系战略性金属矿产的分布规律、赋存层位等,针对煤与煤系战略性金属矿产的地质条件、地球化学条件和地球物理条件,总结了主要组合类型的基本特征。从多矿种勘查的协同和各勘查技术的协同两方面出发,基于煤和煤系战略性金属矿产的勘查技术方法,遵循经济效益最大化和勘查方法最优化原则,提出了合理的煤与煤系战略性金属矿产的协同勘查方法。基于铀具有放射性特征,煤-铀矿床协同勘查应加强遥感、地质填图、放射性勘查方法(伽马总量、伽马能谱、氡及其子体测量和伽马录井)、穿透性地球化学、地面物探(高精度磁法/地震/电磁法)、钻探、测井和岩石地球化学等方法的协同运用。基于锂、镓的分散性和赋存位置,煤-锂、镓矿床的协同勘查应加强遥感、地质填图、山地工程、高精度地震、钻探、测井和岩石地球化学等方法的协同运用。基于煤-锗同体,且锗赋存在有机质中,煤-锗矿床协同勘查应加强遥感、地质填图、山地工程、钻探、测井和岩石地球化学等方法的协同运用。基于铌、锆、镓、稀土伴生元素具有高场强特征,煤-铌-锆-镓-稀土矿床协同勘查应加强遥感、地质填图、山地工程、钻探、测井(自然伽马)和岩石地球化学等方法的协同运用。

关键词：煤煤系战略性金属矿产协同勘查原理协同勘查方法地质勘查

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局部正压通风方法解决采面低氧问题的试验及模拟研究

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安全与环境学报 2024年第1期24卷 176-185页

作者：裴晓东蒋曙光吴征艳朱佳诺赵粟姚志远煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

针对浅埋近距离煤层群工作面易产生低氧现象的难题,以山西某矿3105工作面低氧问题为研究背景,采用理论分析、相似模拟及数值模拟方法进行了研究。分析得出煤层地质条件、工作面通风方式、大气压力变化和自然风压是工作面产生低氧现象的... 详细信息

针对浅埋近距离煤层群工作面易产生低氧现象的难题,以山西某矿3105工作面低氧问题为研究背景,采用理论分析、相似模拟及数值模拟方法进行了研究。分析得出煤层地质条件、工作面通风方式、大气压力变化和自然风压是工作面产生低氧现象的主要原因,并探究了采用局部正压通风方法解决采面低氧问题的可行性。结果表明:采用负压通风时,增加风速不能明显提高工作面上隅角区域的氧气体积分数,仍低于20%;采用局部正压通风时,采场内20%氧气体积分数等值线在通风风速达到1.6 m/s时,与工作面呈平行状态,增加风速能有效提高采面上隅角的氧气体积分数;采用局部正压通风回风巷增阻时,相较于单一的局部正压通风能够在更小的风速条件下解决采面低氧的问题,且一定程度上有利于防范采空区遗煤自然发火。利用COMSOL仿真软件,建立工作面采场气体运移模型,开展了不同通风方法、不同风速条件下的采空区氧气体积分数分布及运移规律研究,数值模拟结果与试验测定结果基本一致。3105工作面现场实践表明,采用局部正压通风回风巷增阻的技术措施能够有效解决工作面低氧问题,工作面上隅角及回风流的氧气体积分数由15%上升到20%以上,并始终保持正常水平,确保了工作面的安全生产。

关键词：安全卫生工程技术工作面低氧局部正压通风上隅角采空区数值模拟

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跨采底板大巷围岩应力演化特征及压裂卸压控制研究

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采矿与安全工程学报 2023年第3期40卷 488-497页

作者：刘怀东刘长友刘江伟中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590

针对跨采底板巷道变形大、难以维护难题,以祁南煤矿跨采东翼底板轨道运输大巷为工程背景,采用FLAC^(3D)数值模拟与现场实测相结合的方法,研究工作面跨采过程中底板巷道围岩应力场分布及煤层底板岩层破坏特征,确定合理的压裂层位与时机,... 详细信息

针对跨采底板巷道变形大、难以维护难题,以祁南煤矿跨采东翼底板轨道运输大巷为工程背景,采用FLAC^(3D)数值模拟与现场实测相结合的方法,研究工作面跨采过程中底板巷道围岩应力场分布及煤层底板岩层破坏特征,确定合理的压裂层位与时机,分析不同压裂参数下巷道围岩应力转移规律,提出压裂卸压控制技术方案。研究结果表明:随着底板巷道与回采工作面水平距离的减小,巷道围岩应力集中程度与高应力区范围明显增大,导致巷道围岩变形加剧;压裂工作应在煤壁前方底板高应力区与巷道围岩高应力区贯通前完成;巷道上方粉砂岩作为主要承载和施载层,是压裂的关键层位;压裂卸压后,煤壁前方高应力区由巷道向压裂区转移,随着压裂区宽度增大,巷道两帮垂直应力峰值逐渐降低并趋于稳定;合理的压裂区范围为巷道左侧宽14 m、右侧宽10 m。现场工业性试验表明,岩层压裂卸压对跨采底板巷道围岩稳定性控制效果显著。

关键词：采动应力底板大巷水力压裂应力转移

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基于粉煤灰-矿渣地聚合物的露天矿筑路材料疲劳性能研究

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采矿与安全工程学报 2023年第4期40卷 809-817页

作者：丁小华杨雨清朱晓寒张兆亮周伟敖忠晨中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 徐州徐工汽车制造有限公司江苏徐州221000

粉煤灰-矿渣地聚合物材料作为硬化露天矿山运输道路的黏结剂具有强度高、通车速度快的特点,并且可以消耗矿山工业圈内产生的固废,是未来有望规模性应用的矿山环保、高效、经济的筑路材料。为研究粉煤灰-矿渣基地聚合物疲劳强度,设计了... 详细信息

粉煤灰-矿渣地聚合物材料作为硬化露天矿山运输道路的黏结剂具有强度高、通车速度快的特点,并且可以消耗矿山工业圈内产生的固废,是未来有望规模性应用的矿山环保、高效、经济的筑路材料。为研究粉煤灰-矿渣基地聚合物疲劳强度,设计了粉煤灰与矿渣的质量比与碱激发剂含量2个变量的对照试验,测试了试样动载荷下的疲劳寿命。试验结果表明,疲劳载荷下地聚合物材料的破坏过程分为3个阶段,分别为压密阶段、弹塑性变形阶段和裂纹扩展阶段。疲劳试验的统计分析结果表明粉煤灰-矿渣地聚合物疲劳破坏概率密度函数服从Weibull分布,粉煤灰的加入增强了材料的疲劳强度,而碱激发剂的掺量对材料疲劳寿命的影响不具备统计意义,可认为对疲劳强度没有影响。最后给出了可供参考的粉煤灰-矿渣地聚合物疲劳寿命方程。

关键词：露天矿道路粉煤灰-矿渣地聚合物疲劳载荷 Weibull分布方差分析

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基于深度迁移学习的矿山微震到时精确拾取与自动定位策略

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煤炭学报 2023年第12期48卷 4393-4405页

作者：曹安业杨旭王常彬李森刘耀琪窦林名牛强中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

矿山智能化建设大背景下,微震监测作为冲击地压等复杂动力灾害智能预警体系建设的基础保障技术现已得到广泛应用,如何基于微震监测数据实现矿山动力事件的高效精确捕捉与定位是当前研究的重点与难点。为解决矿山低信噪比震动波到时自动... 详细信息

矿山智能化建设大背景下,微震监测作为冲击地压等复杂动力灾害智能预警体系建设的基础保障技术现已得到广泛应用,如何基于微震监测数据实现矿山动力事件的高效精确捕捉与定位是当前研究的重点与难点。为解决矿山低信噪比震动波到时自动拾取不准、定位结果受人为因素干扰等问题,结合大数据与深度学习相关理论与方法,初步尝试建立基于深度迁移学习的矿山微震实时自动定位方法。设计了基于百万条地震波数据的矿山微震到时自动拾取初始模型,为进一步使该模型适用于矿山微震定位与信息解析,结合所建立的一万余条矿山微震到时拾取数据集,构建了矿山震动波到时自动拾取模型,实现矿山震动波P波到时自动精准拾取。在此基础上,设计了微震定位台站自动优选方法,提出定位台站波速自动微调策略,实现了矿山微震事件自动精准定位。以内蒙古某煤矿强开采扰动工作面的顶板爆破数据为验证对象,结果证明自动定位算法在水平空间平均定位误差为27.88 m,三维空间平均定位误差为28.40 m,满足矿山冲击地压等动力灾害的微震定位精度需求,有效降低台站波速标定精度不足对事件定位误差的影响,鲁棒性较强,并将耗时数分钟的人工定位缩短至200 ms内完成,初步实现了矿山微震事件的自动实时定位。研究结果可为矿山动力灾害微震信息准确解析挖掘与智能预警提供可靠技术支撑。

关键词：微震监测 P波到时拾取定位算法深度迁移学习数据驱动冲击地压

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煤柱群下回采工作面强矿压显现机理研究

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采矿与安全工程学报 2023年第3期40卷 563-571,577页

作者：吴文达柏建彪王襄禹王天辰王共元太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

以神东霍洛湾煤矿31106工作面为背景,考虑覆岩载荷的传递效应分析了煤柱群组合承载的稳定性,采用相似材料模拟方法探究工作面出集中煤柱进入房式煤柱过程中的强矿压显现机制。结果表明:下工作面出煤柱期间,层间岩层周期性垮落导致集中... 详细信息

以神东霍洛湾煤矿31106工作面为背景,考虑覆岩载荷的传递效应分析了煤柱群组合承载的稳定性,采用相似材料模拟方法探究工作面出集中煤柱进入房式煤柱过程中的强矿压显现机制。结果表明:下工作面出煤柱期间,层间岩层周期性垮落导致集中煤柱宽度逐渐减小,移动支承压力使得集中煤柱和房式煤柱组合动态承载;当集中煤柱减小到10 m仍未达到临界失稳宽度时,载荷传递导致前方1^(#)房柱载荷初始的5.28 MPa增加到7.58 MPa发生失稳,1^(#)房柱失稳后其上方的载荷转移到相邻的煤柱上,引起2^(#)、3^(#)、4^(#)煤柱相继失稳;上部坚硬岩层失去支撑后在房采区内超前断裂形成58 m的长悬顶,悬顶控制其上部岩层通过集中煤柱向下传递载荷。出集中煤柱5 m后,顶板切落产生剧烈的冲击扰动,应力快速由4 kPa增加到33.6 kPa,增长幅度高达740%,造成下工作面的强矿压显现。31106工作面在煤柱群下回采时,应超前采取爆破断顶或水力压裂切顶措施控制强矿压灾害。

关键词：遗留煤柱群载荷传递煤柱失稳覆岩破断强矿压显现

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深部矸石充填采场顶板下沉控制因素及影响规律研究

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采矿与安全工程学报 2022年第2期39卷 227-238页

作者：李猛张吉雄黄鹏王佳奇王昱尧中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室矿业工程学院江苏徐州 221116

在分析深部矸石充填采场顶板下沉控制因素的基础上,首先确定了深部矸石充填采场煤体非弹性区范围,并基于深部充填采场充填采煤液压支架-煤体-充填体的耦合作用关系,引入非线性Winkler地基模型,构建了矸石材料控制深部充填采场顶板力学模... 详细信息

在分析深部矸石充填采场顶板下沉控制因素的基础上,首先确定了深部矸石充填采场煤体非弹性区范围,并基于深部充填采场充填采煤液压支架-煤体-充填体的耦合作用关系,引入非线性Winkler地基模型,构建了矸石材料控制深部充填采场顶板力学模型,求解得到了深部矸石充填采场顶板挠度方程,然后结合深部充填开采具体工程算例,计算得到了深部充填采场顶板下沉情况,研究了矸石充填材料岩性、粒径级配及夯实系统夯实力、夯实次数4个控制因素影响深部充填采场顶板下沉的规律,揭示了控制因素对深部矸石充填采场顶板下沉的影响机制.取得的研究成果可为深部充填采场顶板下沉预计及提出有效的控制方法提供理论依据.

关键词：深部矸石充填顶板下沉控制因素力学模型影响规律

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煤矿采场岩层运动与控制研究进展--纪念钱鸣高院士“砌体梁”理论40年

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煤炭科学技术 2023年第1期51卷 80-94页

作者：王家臣许家林杨胜利王兆会中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 放顶煤开采煤炭行业工程研究中心北京100083 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

自1982年钱鸣高院士提出的“砌体梁”理论得到国际公认以来,煤矿采场矿山压力研究实现从定性假说到定量理论的跨越式发展。40年来,我国的采场岩层运动与控制研究已形成较系统的理论与技术体系,服务于煤炭安全、高效、绿色开采。以“砌... 详细信息

自1982年钱鸣高院士提出的“砌体梁”理论得到国际公认以来,煤矿采场矿山压力研究实现从定性假说到定量理论的跨越式发展。40年来,我国的采场岩层运动与控制研究已形成较系统的理论与技术体系,服务于煤炭安全、高效、绿色开采。以“砌体梁”理论学术思想为主线,综述了我国煤矿采场岩层运动与控制研究进展,并提出了今后需要发展的研究方向。“砌体梁”理论采用“梁”“薄板”模型分析基本顶破断规律,揭示了顶板断裂线位于采场煤壁前方;煤壁和矸石支撑下基本顶破断岩块回转挤压,咬合形成“砌体梁”结构;发现了“砌体梁”结构的滑落(S)失稳和回转变形(R)失稳模式,建立了S-R失稳的力学条件,提出了基于“砌体梁”结构平衡的顶板压力计算方法,首次实现了支架-围岩关系的定量分析。“砌体梁”结构采场矿山压力力学模型突破了传统定性假说,为保障煤矿的安全和高产高效作出了历史性贡献。“砌体梁”理论指导煤矿采场顶板控制取得系列进展,如支架-围岩三耦合关系、顶板动载荷模型、支架阻力确定的二元准则、中厚板模型、大空间采场远-近场模型等。在“砌体梁”理论的基础上,钱鸣高院士于20世纪90年代中期提出了关键层理论,建立了下至采场、上至地表全覆岩运动过程的力学联系,实现了采场矿压、岩层移动和地表沉陷研究的统一。“砌体梁”理论与关键层理论指导了我国煤矿采场矿山压力与岩层控制研究,在采场矿压控制、覆岩裂隙分布、采动应力分布、岩层移动与开采沉陷等方面取得重要成果,为煤炭绿色开采与科学采矿奠定了基础。岩层运动与控制理论的进一步发展需集中到岩层运动统一场理论,基于采动岩层控制的灾害防治与减损技术,复杂条件岩层运动规律,岩层运动可视化技术和智能岩层控制技术等方面。

关键词：岩层运动 “砌体梁”理论关键层理论岩层控制采场

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